专利名称：照明灯具的光学透镜及采用该透镜的基座的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及透镜，具体涉及一种应用于展示用照明灯具或室内用照明灯具上的光学透镜结构 ，本实用新型还涉及采用该透镜的基座。
技术背景发光二极管(Light Emitting Diode,LED)相较于一般传统光源而言,具有较低耗电、高效能、寿命长等优点。如在相同的亮度下使用，其耗电量仅为普通白炽灯的1/10，节能灯的1/2，且LED的使用寿命大幅延长约100倍。故，近年来LED被广泛地应用于如显示器的背光模块，指示灯光源或一般照明设备等照明领域，由于LED有着特别显著的节能省电优势，也相对提高了实用性。然而，相较于传统光源，发光二极管的光线发散角度较小，当应用于展示或照明用途时，为了调整LED的发光角度、光度分布与照度分布，使光线集中并有效提高光线强度，而有各式用于集中LED照明的光学透镜，依据光学透镜的结构设计不同，运用于照明领域的使用时，难免因为中心亮度过于集中而导致照明中心与远离处的亮度大小差异甚巨，经常会有亮度不均匀的问题。再者，光学透镜亦有利用二次光学原理，以改变LED投射出的光学性能，且于各种不同的使用条件下，皆能提供最佳的照明状态。以一般作为展示用或照明用的灯具为例，其照明要求至少需有足够亮度及集中的光照效果，而提供使用者良好且舒适的照明范围，另外，LED发光源亦可以相互衔接与匹配，以减少照明区域中断的现象，影响展示或是阅读的照明效果。因此，如何有效针对该LED发光源的投射照度、发光角度，以及其照射光度均匀度进行改善，为本领域相关从业者极欲改善的课题。实用新型人更进一步研发出另一种照明灯具的光学透镜，于该光学透镜上设有一投射圆锥，且该投射圆锥的外曲面是由同心圆设置的复数个曲面点所组成，得以改变并调整一 LED发光源的发光角度、光度分布与照度分布，使其光线照射分布更加集中且均匀，以提供使用者更舒适的照明环境，且能符合节能省碳的环保要求。
实用新型内容有鉴于上述问题，本实用新型的目的在于提供一种照明灯具的光学透镜，其利用底面所设置的一投射圆锥，并结合二次光学原理，以改变并调整一 LED发光源的发光角度、光度分布与照度分布。据此，而能使得该LED发光源的光线照射分布更加集中且均匀，以提供使用者更舒适的照明环境，且能符合节能省碳的环保要求。本实用新型的另一目的，旨在提供一种方便组装的照明灯具的光学透镜结构，是透过一基座的设置而可快速与该LED发光源相连接，并有散热孔的设计而能快速排除该LED发光源发亮时的热量，以确保其使用时的稳定性。为达上述目的，本实用新型的照明灯具的光学透镜，具有一透镜本体而组设于一基座后，再与一 LED发光源结合以形成一照明灯具，该透镜本体系包含一平面部，设于该透镜本体的顶部；及一投射圆锥，设于该透镜本体的底部，该投射圆锥的中心系具有一容置室以放置该LED发光 源，该投射圆锥的外曲面系由同心圆设置的复数个曲面点所组成，其中，通过该容置室的开口圆心的开口面上的一直线与该透镜本体的中心线形成一基准面，且该直线为一 X轴，该中心线为一 Y轴，d为一单位坐标长，该X轴与该Y轴相交处为坐标原点；该等曲面点至该X、Y轴距离系大于等于零并分别具有一相对误差P，且-d/20 ≤ P ≤ d/20。综上，本实用新型更提供了以下数个实施例，而使该投射圆锥具有不同的外曲面。于第一实施例中，该等曲面点于X-Y坐标平面上，具有各点(2. 00，O)、(2. 82，O. 82)、(3. 54，1.84)、(4. 03，2. 63)、(4. 63，3. 69)及(5. 21，5. 20)，且该平面部对应该容置室的位置系设有一开孔，且于该开孔内填入一透光胶体。于第二实施例中，该等曲面点于X-Y坐标平面上，具有各点(2. 10，0)、(2.70，I. 42)、(3. 34，2. 37)、(3. 96，3. 35)、(4. 57，4. 23)及(5. 14，5. 13)，且该容置室更具有一透
镜部O于第三实施例中，该等曲面点于X-Y坐标平面上，具有各点(1.80，0)、(2.49，I. 35)、(3. 09，2. 22)、(3. 70，3. 07)、(4. 29，4. 00)及(5. 05，5. 18)，且该容置室更具有一透
镜部O于第四实施例中，该等曲面点于X-Y坐标平面上，具有各点(1.78，0)、(2.40，O. 69)、(3. 12，I. 66)、(3. 58，2. 38)、(4. 04，3. 10)、(4. 65，4. 15)及(5. 25，5. 20)。于各实施例中的各曲面点于X-Y坐标平面有不同的坐标，而产生不同的外曲面，当与该LED发光源结合后，光线经过二次光学的折射原理，而能改变并调整该LED发光源的发光角度、光度分布与照度分布。故可将本实用新型的该光学透镜结构以等比例放大或缩小亦为本实用新型所欲达成其目的的主要技术特征。而其中当该单位坐标长d为1mm，该相对误差P为-O. 05mm ^ P ^ O. 05_。又为了方便该光学透镜的组装，该光学透镜更可包含一环扣部，其设置于该透镜本体的周缘，供以相对于该基座而相互卡合固定。再者，为使光线投射后的照明效果更加均匀，于该平面部更具有一折射结构，其中的该折射结构系由凹凸直条并排设置而成，而使光线产生长条扩散的效果；或是该折射结构系由复数个六角形折射颗粒并排设置而成，而使光线产生晕开扩散的效果；或将该平面部经过磨砂处理，而使光线产生晕开扩散的效果。另外，为便利与本实用新型的该光学透镜作组装，本实用新型还提供一种基座结构，该基座包含一环挡墙，设于该基座的周缘，且该环挡墙上并具有复数个卡扣部而扣设该透镜本体，该投射圆锥系包覆于该基座内部；一出光孔，设于该基座上且设于对应该LED发光源的位置；一对固定孔，分别设于该出光孔的二侧；及一对散热孔，分别设于该出光孔的二侧且与该等固定孔的位置相互垂直，该等散热孔的开口系延伸至该环挡墙。本实用新型的功效在于利用该光学透镜的该投射圆锥的外曲面角度设计，以将设置于该容置室内的该LED发光源，使光线经由二次光学的折射原理而得改变并调整原LED发光源的发光角度、光度分布与照度分布，使其光线更加集中且均匀，以产生舒适的照明环境，而适用于展示或室内的照明用途，又能符合节能省碳的环保要求。
[0015]图I为本实用新型第一实施例的立体分解图。[0016]图2是本实用新型第一实施例组装后的立体外观图。图3为本实用新型第一实施例于X-Y平面的侧视图。图4为本实用新型第一实施例的光线追迹示意图。图5为本实用新型第二实施例的结构示意图。图6为本实用新型第二实施例于X-Y平面的侧视图。图7为本实用新型第二实施例的光线追迹示意图。图8为本实用新型第三实施例的结构示意图。图9为本实用新型第三实施例于X-Y平面的侧视图。图10为本实用新型第三实施例的光线追迹示意图。图11为本实用新型第四实施例的结构示意图。图12为本实用新型第四实施例于X-Y平面的侧视图。图13为本实用新型第四实施例的光线追迹示意图。
具体实施方式
为使能清楚了解本实用新型的内容，谨以下列说明搭配图式，敬请参阅。请参阅图1、2、3、4所示，为本实用新型第一实施例的立体分解图及其组装后的立体外观图，该实用新型第一实施例于X-Y平面的侧视图及其光线追迹示意图。如图中所示，本实用新型的照明灯具的光学透镜系具有一透镜本体I而组设于一基座2上，复与一 LED发光源3结合以形成一照明灯具。其中，该透镜本体I包含一平面部11，设于该透镜本体I的顶部，如图中所示，该平面部系呈现光滑平面的态样；及一投射圆锥12，设于该透镜本体I的底部，该投射圆锥12的中心具有一容置室121以放置该LED发光源3，该投射圆锥12的外曲面由同心圆设置的复数个曲面点122所组成。再如第3图所示，该第一实施例通过该容置室121的开口圆心的开口面上的一直线，与通过该透镜本体I的中心线形成一基准面，且设定该直线为一 X轴，该中心线为一 Y轴,d为一单位坐标长,该X轴与该Y轴相交处为坐标原点；而其中当该单位坐标长d为1mm，该相对误差P为-O. 05mm彡p彡O. 05mm。且该等曲面点122至该X、Y轴距离系大于等于零并分别具有一相对误差P，且-d/20 ( P ( d/20。其中，该等曲面点122于 X-Y 坐标平面上，具有各点(2. 00，O)、(2. 82，O. 82)、(3. 54，I. 84)、(4. 03，2. 63)、(4. 63,
3.69)及(5. 21，5. 20)，而形成向下且渐缩的圆锥状结构体，且该平面部11对应该容置室121的位置设有一开孔111，且于该开孔111内填入一透光胶体112。另外，该光学透镜更可包含一环扣部13，其设置于该透镜本体I的周缘，供以相对于该基座2而相互卡合固定。而该基座2系包含一环挡墙21，环绕设置于该基座2的周缘，且该环挡墙21邻近开口处系具有复数个卡扣部211而供紧扣该透镜本体1，并使得该投射圆锥12被包覆于该基座2的内部；一出光孔22，设置于该基座2上且设于对应该LED发光源3的位置，使该LED发光源3的LED局部穿入该出光孔22内，而光线可透过该出光孔22而投射入该容置室121内部；一对固定孔23，分别设置于该出光孔22的二侧，供以固定该LED发光源3 ;及一对散热孔24，分别设置于该出光孔22的二侧且与该等固定孔23的位置相互垂直，该等散热孔24的开口是延伸至该环挡墙21。[0032]再请参阅图4，当该LED发光源3发亮时，光线照射入该容置室121，并透过该容置室121内部所设置的一反射区域将光线作第一次的折射，而该等被折射的光线又会被折射至该投射圆锥12的外曲面的内面而进行第二次的折射，故大部分的光线可由该平面部11向外投射出，仅有少部分的光线会由该平面部的反向投射，但因受到该基座2的遮蔽而不会影响到照明亮度及范围再如图5、6、7所示，为本实用新型第二实施例的结构示意图、该第二实施例于X-Y平面的侧视图及该第二实施例的光线追迹示意图。如图中所示，该第二实施例的光学透镜是同样具有一透镜本体4，且该透镜本体4的二面分别包括一平面部41及一投射圆锥42，且该投射圆锥42设于该透镜本体4的底部，该投射圆锥42中心具有一容置室421，而该投射圆锥42的外曲面是由同心圆设置的复数个曲面点422所组成。其中，该等曲面点422于X-Y 坐标平面上，具有各点(2. 10,0), (2. 70，I. 42)、(3. 34，2. 37)、(3. 96，3. 35)、(4. 57,
4.23)及(5. 14，5. 13)，据以形成向下且渐缩的圆锥状结构体，且该容置室421更具有一透镜部4211。再者，该平面部41上同样具有一投射结构411，且该投射结构411系由复数个六角形折射颗粒并排设置而成，而使光线产生晕开扩散的效果。另外，该光学透镜更可包含一环扣部43，其设置于该透镜本体4的周缘。再如第7图所示，该第二实施例的该透镜本体4所形成的该投射圆锥42，其光线投射时的角度及范围相较于该第一实施例略为发散。再如图8、9、10所示，为本实用新型第三实施例的结构示意图、该第三实施例于X-Y平面的侧视图及该第三实施例的光线追迹示意图。如图中所示，该第三实施例的光学透镜是同样具有一透镜本体5，且该透镜本体5的二面分别包括一平面部51及一投射圆锥52，且该投射圆锥52系设于该透镜本体5的底部，该投射圆锥52中心具有一容置室521，而该投射圆锥52的外曲面是由同心圆设置的复数个曲面点522所组成。其中，该等曲面点 522 于 X-Y 坐标平面上，具有各点(I. 80，O)、(2. 49，I. 35)、(3. 09，2. 22)、(3. 70，3. 07)、(4. 29,4. 00)及(5. 05,5. 18)，且该容置室521更具有一透镜部5211。据以形成向下且渐缩的圆锥状结构体。另外，该光学透镜更可包含一环扣部53，其设置于该透镜本体5的周缘。再者，该平面部51上将该平面部经过磨砂处理，亦有使光线产生晕开扩散的效果。如第10图所示，该第三实施例的该透镜本体5所形成的该投射圆锥52，其光线投射时的角度及范围相较于该第一实施例略为发散。再如图11、12、13所示，为本实用新型第四实施例的结构示意图、该第四实施例于X-Y平面的侧视图及该第四实施例的光线追迹示意图。如图中所示，该第四实施例的光学透镜同样具有一透镜本体6，且该透镜本体6的二面分别包括一平面部61及一投射圆锥62，且该投射圆锥62系设于该透镜本体6的底部，该投射圆锥62中心具有一容置室621，而该投射圆锥62的外曲面是由同心圆设置的复数个曲面点622所组成。其中，该等曲面点622于 X-Y 坐标平面上，具有各点(I. 78，O)、(2. 40，O. 69)、(3. 12，I. 66)、(3. 58，2. 38)、(4. 04，3. 10)、(4. 65,4. 15)及(5. 25,5. 20)，据以形成向下且渐缩的圆锥状结构体。另外，该光学透镜更可包含一环扣部63，其设置于该透镜本体6的周缘，且该环扣部63上系具有一卡块631。再者，该平面部61上系具有一投射结构611，且该投射结构611系由凹凸直条并排设置而成，而使光线产生长条扩散的效果。如第13图所示，该第四实施例的该透镜本体6所形成的该投射圆锥62，其光线投射时的角度及范围相较于该第一实施例略为发散。[0037]综上，肇因上述各个实施例中的各曲面点112、422、522、622于X-Y坐标平面有不同的坐标，而产生不同的外曲面，当与该LED发光源3结合后，可使光线经过二次光学的折 射原理，而能改变并调整该LED发光源3的发光角度、光度分布与照度分布。且该等实施例的该等透镜本体1、4、5、6的设计是以等比例放大或缩小，亦可达到相同的目的。
权利要求1.ー种照明灯具的光学透镜，具有一透镜本体而组设于一基座后，再与一 LED发光源结合以形成一照明灯具，该透镜本体系包含一平面部，设于该透镜本体的顶部；及一投射圆锥，设于该透镜本体的底部，该投射圆锥的中心系具有一容置室以放置该LED发光源，该投射圆锥的外曲面是由同心圆设置的复数个曲面点所组成，其特征在于通过该容置室的开ロ圆心的开ロ面上的一直线与该透镜本体的中心线形成一基准面，且该直线为ー X轴，该中心线为ー Y轴，d为ー单位坐标长,该X轴与该Y轴相交处为坐标原点；该等曲面点至该X、Y轴距离系大于等于零并分别具有一相对误差p，且-d/20彡p彡d/20。
2.如权利要求I所述的照明灯具的光学透镜，其中，该等曲面点于X-Y坐标平面上，具有各点(2. 00，0)、(2. 82，0. 82)、(3. 54，I. 84)、(4. 03，2. 63)、(4. 63，3. 69)及(5. 21，5. 20)。
3.如权利要求2所述的照明灯具的光学透镜，其中，该单位坐标长d为1mm，该相对误差 P 为 -0. 05mm ≤p ≤0. 05mm。
4.如权利要求3所述的照明灯具的光学透镜，其中，该平面部对应该容置室的位置设有ー开孔，且于该开孔内填入一透光胶体。
5.如权利要求I所述的照明灯具的光学透镜，其中，该等曲面点于X-Y坐标平面上，具有各点(2. 10,0), (2. 70，I. 42)、(3. 34，2. 37)、(3. 96，3. 35)、(4. 57，4. 23)及(5. 14，5. 13)。
6.如权利要求5所述的照明灯具的光学透镜，其中，该单位坐标长d为1_，该相对误差 P 为 -0. 05mm ≤p ≤0. 05mm。
7.如权利要求6所述的照明灯具的光学透镜，其中，该容置室更具有一透镜部。
8.如权利要求I所述的照明灯具的光学透镜，其中，该等曲面点于X-Y坐标平面上，具有各点(I. 80,0), (2. 49，I. 35)、(3. 09，2. 22)、(3. 70，3. 07)、(4. 29，4. 00)及(5. 05，5. 18)。
9.如权利要求8所述的照明灯具的光学透镜，其中，该单位坐标长d为1mm，该相对误差 P 为 -0. 05mm ≤ p ≤0. 05mm。
10.如权利要求9所述的照明灯具的光学透镜，其中，该容置室更具有一透镜部。
11.如权利要求I所述的照明灯具的光学透镜，其中，该等曲面点于X-Y坐标平面上，具有各点(I. 78,0), (2. 40，0. 69)、(3. 12，I. 66)、(3. 58，2. 38)、(4. 04，3. 10)、(4. 65，4. 15)及(5. 25，5. 20)。
12.如权利要求11所述的照明灯具的光学透镜，其中，该单位坐标长d为1mm，该相对误差 P 为 -0. 05mm ≤ p ≤ 0. 05mm。
13.如权利要求I 12的任一项所述的照明灯具的光学透镜，更包含ー环扣部，设置于该透镜本体的周缘，供以相对于该基座相互卡合固定。
14.如权利要求I所述的照明灯具的光学透镜，其中，该平面部更具有一折射结构。
15.如权利要求14所述的照明灯具的光学透镜，其中，该折射结构是由凹凸直条并排设置而成，而使光线产生长条扩散的效果。
16.如权利要求14所述的照明灯具的光学透镜，其中，该折射结构是由复数个六角形折射颗粒并排设置而成，而使光线产生晕开扩散的效果。
17.如申请专利范围第I项所述的照明灯具的光学透镜，其中，该平面部是经过磨砂处理，而使光线产生晕开扩散的效果。
18.ー种采用权利要求I所述的照明灯具的光学透镜的基座，其包含一环挡墙，设于该基座的周缘，且该环挡墙上并具有复数个卡扣部而扣设该透镜本体，该投射圆锥是包覆于该基座内部；一出光孔，设于该基座上且设 于对应该LED发光源的位置；ー对固定孔,分别设于该出光孔的ニ侧；及ー对散热孔，分别设于该出光孔的ニ侧且与该等固定孔的位置相互垂直，该等散热孔的开ロ是延伸至该环挡墙。
专利摘要本实用新型涉及一种照明灯具的光学透镜及采用该透镜的基座，具有一透镜本体而组设于一基座后，再与一LED发光源结合以形成一照明灯具，该透镜本体系包含一平面部，设于该透镜本体的顶部；及一投射圆锥，设于该透镜本体的底部，该投射圆锥的中心系具有一容置室以放置该LED发光源，该投射圆锥的外曲面系由同心圆设置的复数个曲面点所组成。因此，利用本实用新型调整该LED发光源的发光角度、光度分布与照度分布，使照明效果更加集中且均匀而适用于如展示或室内的照明使用，并具有节能省碳环保的优势。
文档编号F21V5/04GK202371632SQ20112036357
公开日2012年8月8日 申请日期2011年9月23日 优先权日2011年9月23日
发明者唐德龙 申请人:东莞雷笛克光学有限公司